KR101336174B1 - 반도체 cmp 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템 - Google Patents

반도체 cmp 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐수 재활용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼 제조상의 CMP 공정과 가공공정의 다이-소잉 고정에서 발생되는 폐수를 여과하여 초순수로 재활용할 수 있는 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템은, 원수를 전처리하여 저장하는 1차 처리 수조와, 상기 1차 처리 수조로부터 RO(Reverse Osmosis)수로 처리하는 RO 장치와, 상기 RO 장치로부터 처리된 RO 수를 초순수로 제조하는 초순수 제조장치와, 상기 초순수 제조 장치에 의해 제조된 초순수를 반도체 CMP 공정 또는 다이 소잉 공정 라인에서 사용하고, 사용된 폐수가 저장되는 폐수 저장조와, 상기 폐수 저장조로부터 피드백되어 하나 이상의 필터를 거쳐 필터링된 재처리수를 상기 1차 처리 수조로 보내는 폐수 재활용 장치를 포함하고, 필요로 하는 초순수 양에서 상기 폐수 재활용 장치로부터 얻은 양을 뺀 나머지 부족분은 원수로 전처리하여 상기 1차 처리 수조에 혼합하고, 상기 1차 처리 수조에 저장된 물을 상기 RO 장치 및 초순수 제조장치를 거쳐 초순수를 제조시키는 공정으로 이루어질 수 있다.

Description

반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템{RECYCLING SYSTEM OF WASTE WATER PRODUCED DURING CHEMICAL-MECHANICAL PLANARIZATION AND DIE SAWING PROCESS OF SEMI-CONDUCTOR}
본 발명은 폐수 재활용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼 제조상의 CMP 공정과 가공공정의 다이-소잉 고정에서 발생되는 폐수를 여과하여 초순수로 재활용할 수 있는 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템에 관한 것이다.
최근 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 기술은 반도체 소자의 고집적화, 고밀도화가 요구됨에 따라 보다 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 배선의 다층화 구조를 요구하는 영역이 넓어지고 있다.
반도체 제조 공정은 전공정과 후공정으로 구분되는 데, 전공정은 웨이퍼 제조, 회로설계 및 웨이퍼 가공공정을 의미하며 후공정은 웨이퍼의 조립 및 검사 공정을 의미한다.
전공정은 웨이퍼 표면 연마, 회로설계, 마스크 제작, 산화공정, 감광액 도포, 노광, 현상, 식각, 이온주입, 화학기증착, 금속배선의 공정으로 이루어지고, 후공정은 웨이퍼 자동선별, 웨이퍼 절단, 칩접착, 금속연결, 성형 공정으로 이루어질 수 있다.
이러한 공정들에는 여러 가지 화공약품들이 사용될 수 있으며, 공정이 완료된 후에는, 화공약품 내의 성분들 예를 들면, 유기탄소, 바이오 흡착물, 고형물, 불소(F) 이온 등이 포함된 반도체 폐수가 발생될 수 있다.
반면, 전공정 상의 웨이퍼 표면 연마 및 후공정 상의 웨이퍼 절단 공정은 공정상에서 화학 약품의 처리가 없는 공정으로서, 웨이퍼의 평탄화 기술로는 SOG, Etch back, Reflow 및 웨이퍼 전면에 걸친 평탄화 기술인 광역평탄화(Global planarization)를 위한 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing: 이하 "CMP"라 함) 공정이 개발되었고, 후공정 상의 웨이퍼 절단 공정(Die-Sawing)은 웨이퍼에 그려진 하나 하나의 칩들을 떼어내기 위해 웨이퍼를 손톱만한 크기로 계속 잘라 내는 공정으로서 절단에는 다이아몬드톱이 사용된다.
CMP 공정이나 다이-소잉(Die-Sawing) 공정에서 발생되는 원수 및 초순수 그리고 폐수의 처리는 다음과 같은 시스템에 의한다.
도 1를 참조하면, 먼저 원수는 전처리장치(11)를 거치며, 전처리장치(11)는 응고 침전법, 응고 여과법 및 응고 압력 부유법과 같은 물리 화학적 방법이 사용될 수 있다.
전처리장치(11)에 의해 전처리된 원수는 1차 처리수조(12)에 저장되고, 1차 처리수조(12)에 저장된 전처리된 원수는 RO 장치(13)를 통해 처리된다.
RO 장치(13)에 의해 처리된 물은 다시 RO수 저장조(14)에 저장되고, RO수 저장조(14)에 저장된 RO수는 초순수제조장치(15)에 의해 처리되어 초순수가 반도체 생산라인(16)으로 공급된다.
여기서, RO 장치(13)는 역삼투 장치, 이온 교환수지 장치 및 적외선 멸균장치가 조합될 수 있으며, 초순수 제조장치(15)는 자외선 산화 장치, 이온 교환 수지 장치(전기적 탈이온화장치(Electrodeionization, EDI)) 및 한외여과막 장치 등으로 구성될 수 있다.
이렇게 생산된 초순수는 반도체 생산라인(16)을 거쳐 폐수저장탱크(17)로 수집되고, 수집된 폐수는 응집, 침전 및 여과(샌드, 카본)의 여과처리장치(18)를 거쳐 방류되거나, Uf 등 정밀여과후 재사용된다.
하지만, Uf 필터를 사용하여 폐수를 재사용하는 경우 공정상 발생되는 폐수의 성상이 0.1~1 마이크로의 소 미립자로 ss농도가 1,000 이상의 고농도이어서, 재처리를 위해서는 필수적으로 중공사 필터 등의 정밀여과가 필요하다. 따라서, 중공사 필터의 경우 유입구가 아주 미세하여 전처리가 필수적으로 있어야 한다.
전처리의 경우도 미립자인 관계로 정밀여과 등의 고성능이 필요하며, 이를 적용하였을 경우 전처리에 쓰이는 필터의 빈번한 교체가 필요하며, 정밀 중공사 필터의 경우도 오염이 쉽게 되어 수명이 오래가지 못하고, 또한 생산유량도 급격히 감소하여 경제성이 떨어지는 문제를 가지고 있다.
또한, 미립자 폐수를 응집 처리후 여과하여 사용하는 경우에는 상술한 필터성능 유지에는 어느 정도 개선되나 응집과 침전 공정이 반드시 필요하며, 또한 응집 및 침전 공정상에 화학적 처리를 함으로써 고형물만 포함된 저 전도도의 폐수에 전기 전도도를 높이게 되어 재사용의 경우 생산수 수질이 상대적으로 떨어지는 문제를 가지고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 반도체 생산 공정에서 발생되는 폐수를 직접 여과 시스템을 적용하여 전처리 공정 없이 정수하여 발생 폐수의 95~97%까지 물성변화 없이 재처리 하여 이를 RO 전처리수로 활용하기 위함이다.
또한, 반도체 생산 공정에서 발생된 폐수를 정수하여 RO 전처리수로 활용함으로써 원수의 필요량을 절감시킬 뿐만 아니라 RO 생산수의 순도를 높여 초순수 공정상의 소요되는 비용을 절감하고 폐수 처리 비용도 절감할 수 있는 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템은, 원수를 전처리하여 저장하는 1차 처리 수조와, 상기 1차 처리 수조로부터 RO(Reverse Osmosis)수로 처리하는 RO 장치와, 상기 RO 장치로부터 처리된 RO 수를 초순수로 제조하는 초순수 제조장치와, 상기 초순수 제조 장치에 의해 제조된 초순수를 반도체 CMP 공정 또는 다이 소잉 공정 라인에서 사용하고, 사용된 폐수가 저장되는 폐수 저장조와, 상기 폐수 저장조로부터 피드백되어 하나 이상의 필터를 거쳐 필터링된 재처리수를 상기 1차 처리 수조로 보내는 폐수 재활용 장치를 포함하고, 필요로 하는 초순수 양에서 상기 폐수 재활용 장치로부터 얻은 양을 뺀 나머지 부족분은 원수로 전처리하여 상기 1차 처리 수조에 혼합하고, 상기 1차 처리 수조에 저장된 물을 상기 RO 장치 및 초순수 제조장치를 거쳐 초순수를 제조시키는 공정으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템은, 원수를 전처리하여 저장하는 1차 처리 수조(A)와, 상기 1차 처리 수조(A)로부터 RO수로 처리하는 RO 장치(A)와, 상기 RO 장치(A)로부터 처리된 RO수를 초순수로 제조하는 초순수 제조장치와, 상기 초순수 제조 장치에 의해 제조된 초순수를 반도체 CMP 공정 또는 다이 소잉 공정 라인에서 사용하고, 사용된 폐수가 저장되는 폐수 저장조와, 상기 폐수 저장조로부터 피드백되어 하나 이상의 필터를 거쳐 필터링된 재처리수를 상기 1차 처리 수조(A)로 보내는 폐수 재활용 장치를 포함하고, 상기 1차 처리 수조(A)로부터 공급되어 RO 장치(A)에 의해 RO수를 생산하고 이를 RO 저장조에 저장하며, 필요로 하는 초순수 양의 부족분은 원수로 전처리하여 1차 처리 수조(B)로 보내어 RO 장치(B)에 의해 RO 수를 생산하고 상기 RO 저장조에 상기 재처리수와 혼합하여 초순수를 제조시키는 공정으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템은, 원수를 전처리하여 저장하는 1차 처리 수조와, 상기 1차 처리 수조로부터 RO(Reverse Osmosis)수로 처리하는 RO 장치와, 상기 RO 장치로부터 처리된 RO 수를 초순수로 제조하는 초순수 제조장치와, 상기 초순수 제조 장치에 의해 제조된 초순수를 반도체 CMP 공정 또는 다이 소잉 공정 라인에서 사용하고, 사용된 폐수가 저장되는 폐수 저장조와, 상기 폐수 저장조로부터 피드백되어 하나 이상의 필터를 거쳐 필터링된 재처리수를 상기 RO 장치에서 처리된 RO수를 저장하는 RO 저장조로 보내는 폐수 재활용 장치를 포함하고, 필요로 하는 초순수 양에서 상기 폐수 재활용 장치로부터 얻은 양을 뺀 나머지 부족분은 원수로 전처리하여 상기 1차 처리 수조 및 RO 장치로 보내어 RO수를 생산하고 이를 저장하는 상기 RO 저장조로 보내어 상기 재처리수와 혼합하여 초순수를 제조시키는 공정으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 폐수 재활용 장치는, 상기 폐수 저장조로부터 보내어 필터링하기 위해 집수하는 피드 워터탱크와, 상기 피드 워터탱크로부터 폐수를 인입되고, 폐수에 포함된 슬러리, 초미세입자만을 필터링하여 정수된 물을 보내는 하나 이상의 필터와, 상기 필터로부터 공급된 정수를 저장하고 이를 다음 공정으로 보내기 위한 필터드 워터탱크를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 폐수 재활용 장치는 역세정 장치를 포함하며, 상기 필터의 역세정을 위해 에어압을 불어넣는 에어 컴프레셔와, 상기 에어 컴프레셔로부터 인입된 에어압을 통해 내부에 저장된 물을 CIP 탱크로 보내는 백펄스 챔버와, 상기 백펄스 챔버로부터 공급된 에어와 물에 세정제를 혼합하여 상기 필터로 공급하고, 세정후의 물을 피드백시키는 CIP 탱크를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필터는 막 입구의 크기가 0.1㎛ 이상인 정밀 여과막이며, 관상형 필터가 사용되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 반도체 생산 공정에서 발생되는 폐수를 직접 여과 시스템을 적용하여 전처리 공정 없이 정수하여 발생 폐수의 95~97%까지 물성변화 없이 재처리하여 이를 RO 전처리수로 활용할 수 있고, RO 전처리수로 활용함으로써 원수의 필요량을 절감시킬 뿐만 아니라 RO 생산수의 순도를 높여 초순수 공정상의 소요되는 비용을 절감하고 폐수 처리 비용도 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 반도체 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 제1 실시예이다.
도 3은 반본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 제2 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 제3 실시예이다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 적용된 폐수 재활용 장치의 공정 과정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 폐수 재활용 장치에 적용되는 관상형 필터의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하에서, 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 구조, 공정 및 작용효과를 도면을 참조하여 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예는 반도체 공정상에서 화학약품 처리가 없는 반도체 CMP 공정과 웨이퍼 가공의 다이 소잉 공정에서 발생되는 폐수를 재활용하는 경우로 한정된다. 즉, CMP 공정이나 다이 소잉 공정에서 발생되는 폐수의 특성은 슬러리와 초순수 및 공정상에서 발생되는 초미세 입자만을 포함하게 되며, 이러한 폐수의 재처리는 직접 폐수 재활용 장치를 적용하여 전처리 공정없이 정수하여 발생 폐수의 95 내지 97%까지 물성변화없이 재처리할 수 있도록 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 제1 실시예이다.
도 2에 도시된 검은색 실선의 공정 화살표는 일반적인 초순수 생산과정과 반도체 공정후 발생되는 폐수의 처리 플로워(초순수 제조 및 폐수 발생 공정)이고, 녹색 점선의 공정 화살표는 본 발명에 따른 폐수 재활용의 처리 플로워(폐수 재활용 공정)이다.
표시된 수치는 물의 양을 나타내며, 일반적으로 반도체 공정상에서 필요한 초순수 물의 양을 기준으로 표시되며, 이는 공정의 이해 편의를 돕기 위해 표시한 것으로서 그 수치에 본 발명의 기술적 사상이 포함되지 않음은 당연하다.
초순수 제조 및 폐수 발생 공정(검은색 실선 화살표)은 종래의 처리 공정과 동일하다.
원수(330㎥)는 전처리장치(211)를 거쳐 전처리 공정을 거치며, 전처리장치(211)는 응고 침전법, 응고 여과법 및 응고 압력 부유법과 같은 물리 화학적 방법이 사용될 수 있다.
전처리장치(211)에 의해 전처리된 원수(330㎥)는 1차 처리수조(212)에 저장되고, 1차 처리수조(212)에 저장된 전처리된 원수는 RO 장치(213)를 통해 처리된다.
이때, RO 장치(213)를 거쳐, 200㎥ 물은 RO 수로서 RO수 저장조(214)에 저장되고, 나머지 130㎥ 물은 드레인된다.
RO 장치(213)에 의해 처리된 RO 수(200㎥)은 RO수 저장조(214)에 저장되고, RO수 저장조(214)에 저장된 RO수(200㎥)는 초순수 제조장치(215)에 의해 처리되어 초순수 수조(216)에 저장된다.
초순수 수조(216)에 저장된 초순수(200㎥)는 반도체 생산라인(217)으로 공급된다.
반도체 생산라인(217)은 반도체 제조 공정상의 CMP 공정과 반도체 후공정에 포함되는 웨이퍼 가공상의 다이 소잉공정이 이에 포함된다.
반도체 생산라인(217)을 거친 초순수는 폐수가 되어 폐수 저수조(218)에 저장된다.
이후의 공정은 본 발명의 폐수 재활용 공정(녹색 점선 화살표)이 진행된다.
폐수 저수조(218)에 저장된 폐수는 폐수과정을 거치지 않고, 폐수 재활용 장치(219)로 전달되어 정수 과정을 거치게 된다.
폐수 재활용 장치(219)에 의해 정수되는 과정에서 190㎥의 물은 정수되어 다시 1차 처리 수조(212)로 보내지고, 정수되지 않은 나머지 10㎥의 물은 다시 폐수 저수조(218)로 보내진다.
폐수 저수조(218)에 저장된 폐수(10㎥)은 종전과 같이 폐수 저수조(220)로 보내지고 Ph 조정 및 응집조(221)에 처리되어 방류된다.
폐수 재활용 장치(219)에 의해 정수된 물(190㎥)은 1차 처리 수조(212)에 수집된다.
초순수 200㎥를 제조하기 위해 필요한 원수가 330㎥이므로, 폐수 재활용 장치(219)에 의해 정수된 물(190㎥)이 존재하므로 여기에 원수 140㎥만이 1차 처리 수조(212)로 전처리(211) 과정을 거쳐 공급되며, 이후의 초순수 제조, 반도체 생산라인에서의 사용 및 폐수 발생 공정은 검은색 실선 화살표 공정과 동일하다.
따라서, 초순수 제조, 반도체 생산라인에서의 사용, 폐수 발생 및 폐수 재활용 공정은 반복해서 이루어지게 된다.
도 3은 반본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 제2 실시예이다.
도 2의 제1 실시예는 폐수 재활용 장치(219)로부터 정수된 재처리수를 원수와 혼합하여 이를 다시 RO 공정에 투입한 시스템이고, 도 3의 제2 실시예는 폐수 재활용 장치(319)로부터 정수된 재처리수를 원수와 혼합하지 않고 RO원수로 사용한 시스템이다.
이경우 재처리수의 전기전도도가 낮아 RO필터 적용시 회수율이 높아 드레인양이 적고 RO 처리수의 순도가 우수하여 후단의 초순수 공정에서 부하기 적게 걸려 생산성이 좋다.
녹색 점선 화살표로 표시된 폐수 재활용 공정을 살펴보면, 폐수 재활용 장치(319)로부터 정수된 재처리수(190㎥)는 1차 처리 수조(A)(312)로 수집되고 RO 장치(A)(313)를 거쳐 171㎥의 RO 수는 RO 저장조(314)에 저장되고 나머지 19㎥의 물은 드레인되며, 나머지 부족분의 물은 원수(50㎥)를 전처리(311) 과정을 거쳐 별도의 1차 처리 수조(B)(322)에 수집되어 RO 장치(B)(323)를 거쳐 29㎥의 RO 수는 RO 저장조(314)로 수집되고 나머지 21㎥의 물은 드레인된다.
이렇게 RO 저장조(314)에 저장된 물은 재처리되어 RO 처리된 RO 수 171㎥과 원수를 전처리 및 RO 처리시킨 RO 수 29㎥의 합인 200㎥의 RO 수가 얻어지고 이를 초순수 제조 장치(315)에서 초순수로 제조하여 반도체 공정으로 공급하며, 이러한 공정들이 반복하여 행하여진다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템의 제3 실시예이다.
도 4의 제3 실시예는 폐수 재활용 장치(419)로부터 정수된 재처리수를 RO수 저장조(414)에 포함시키고, 나머지 부족분은 원수를 처리하여 초순수 제조 공정의 원수로 직접 활용하는 시스템이다.
녹색 점선 화살표로 표시된 폐수 재활용 공정을 살펴보면, 폐수 재활용 장치(419)로부터 정수된 재처리수(190㎥)는 RO수 저장조(314)로 수집되고, 나머지 부족분의 물은 원수(16.5㎥)를 전처리(411) 과정을 거쳐 1차 처리 수조(412)에 수집하여 RO 장치(413)를 거쳐 10㎥의 RO 수는 RO수 저장조(414)로 수집되고 나머지 6.5㎥의 물은 드레인된다.
이렇게 RO 저장조(414)에 저장된 물은 재처리되어 RO수 저장조(414)로 수집된 190㎥과 원수를 전처리 및 RO 처리시킨 RO수 10㎥의 합인 200㎥의 RO 수가 얻어지고 이를 초순수 제조 장치(415)에서 초순수로 제조하여 반도체 공정으로 공급하며, 이러한 공정들이 반복하여 행하여진다.
도 5는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 적용된 폐수 재활용 장치의 공정 과정을 도시한 것이다.
도 5에 도시된 공정에서, 황색실선 공정은 폐수 저수조로부터 피드백된 폐수를 필터로 공급하여 필터링하는 공정을 나타낸 것이고, 청색실선 공정은 필터에 의해 정수된 물을 정수 탱크에 저장하는 공정을 나타낸 것이며, 적색실선 공정은 필터의 세정을 위한 CIP(Cleaning In Place) 공정을 나타낸 것이다.
도 2 내지 도 4와 같은 시스템에서 반도체 생산라인으로부터 발생되는 폐수는 폐수 저수조(218, 318, 418)로부터 피드 워터탱크(511)로 공급된다.
폐수는 피드 워터탱크(511)로부터 피드 펌프(512)에 의해 각각의 필터(513)로 인입되고(①), 각각의 필터(513)는 폐수를 필터링(②③④)하여 각각의 출구로 배출하고(⑥), 필터링 되지 않은 폐수는 피드 워터탱크(511)로 재유입(⑤) 된다.
각각의 필터(513)에 의해 정수된 물은 ⑥ 및 ⑦라인을 거쳐, 필터드 워터탱크(515)에 저장되고, 각각의 필터(513)에 의해 필터링되지 않은 미세입자나 슬러리는 다시 피드 워터 탱크(511)로 피드백(⑧)된다.
필터드 워터탱크(515)에 저장된 재처리수는 도 2의 1차 처리 수조(212), 도 3의 1차 처리 수조(A)(312) 또는 도 4의 RO수 저장조(414)로 각각 보내져 초순수 생산을 위한 원수로서 사용된다.
여기서, 반도체 CMP 공정이나 다이 소잉(Die Sawing) 공정에서 발생되는 폐수의 특성은 화학처리가 안된 공정이므로, 슬러리와 초순수 및 공정상에서 발생되는 초미세 입자만을 포함한다는 특징을 갖는다.
따라서, 이러한 폐수의 재활용을 위해서 본 발명에서는 필터(513)를 입구가 비교적 큰 튜브 타입의 정밀 여과 필터를 사용한다.
RO 시스템에 사용되는 필터는 멤브레인 종류에 따라 정밀여과막(MF : Micro filtration Membrane), 한외여과막(UF: Ultra filtration Membrane), 나노여과막(NF: Nano filtration Membrane) 및 역삼투막(RO: Reverse Osmosis Membrane)으로 구분되며, 막 입구의 크기에 따라 MF = 0.1 ㎛, UF = 0.01 ㎛, NF = 0.001 ㎛, RO = 0.0001 ㎛의 입구 크기를 갖는다.
본 발명의 경우 폐수의 특성상 UF 필터 이하의 필터는 그 입구가 매우 미세하여 다량의 고형물 폐수의 처리가 어려운 단점을 가지므로 MF 필터 이상의 입구 크기를 갖는 정밀여과막 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, RO 시스템에 사용되는 필터는 분리막 모듈 형태에 따라 나권형 필터, 중공사형 필터, 관상형 필터 및 평판형 필터로 구분될 수 있으며, 본 발명과 같은 폐수를 재처리하기 위해서는 관상형 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
관상형 필터는 도 6에 그 구조가 도시된다.
관상형 필터(600)는 내압용기(외함(601) 안에 파이프 형상의 분리막 element(603)를 여러개 모아 놓은 형태이며, 다른 형태의 필터에 비해 공급액 유로 입구가 크고 공급액의 유속을 크게 할 수 있는 구조로 되어 있다.
중공사 UF 필터와 같이 입구가 미세하여 다량의 고형물 폐수의 처리가 어려워 전처리가 필수적으로 있어야 할 필요가 없게 된다.
외함(601)의 외측으로는 정수된 물이 유출되는 출구(602)가 형성되며, 분리막 엘리먼트(603)는 파이프 형태로 폐수(605)가 관통하여 흐르게 되고, 폐수(605)가 멤브레인(604) 내부를 통과하면서 멤브레인(604) 막을 통해 필터링되어 정수(606)가 나오게 된다.
이러한 특성의 관상형 필터(600)는 폐수가 인입되는 입구가 파이프 형태로 다수개가 관다발 형태로 배열되므로 막입구가 막힘이 없고, 따라서 폐수의 전처리 과정이 필요없게 되며, 높은 압력에 의하지 않더라도 분리막 엘리먼트(603)가 양단 개방되어 필터링이 우수한 특성을 가져 본 발명의 폐수 재활용 장치에 사용하기 적합하다.
다음으로는 CIP 공정을 살펴본다.
CIP 공정은 기존의 역세 공정상에서 세척되지 않고 누적된 오염물질을 화학적 처리로 여과막 필터를 세척하는 과정으로서, 산이나 알카리계 화학 약품을 사용하여 CIP탱크에 연결된 CIP 펌프를 구동하여 필터부를 순환시키는 공정이다.
필터(513)의 정수과정은 반복적으로 이루어지므로, 필터(513)의 주변에는 슬러지등이 붙어 있으므로 주기적 또는 비주기적으로 세정에 의한 세척작업이 필요하다.
먼저, CIP 공정상에서는 필터드 워터탱크(515)나 상수도라인과 연결된 관을 통해 CIP 탱크(517)로 인입시키고(ⓐ), CIP 탱크(517)에 산 또는 알카리계 세정액을 넣고 30분 정도 순환시킨 후 15 내지 30분 정도 침적시킨다(ⓑ). CIP 펌프(518)에 의해 세정제가 혼합된 물이 각각의 필터(513) 내부로 유입(ⓒ)되면서, 각각의 필터(513) 내부를 세척하게 된다.
세척된 후 세척된 물은 다시 CIP 탱크(517)로 반복 순환(ⓓ)되며, 슬러지 등의 이물질은 피드 워터탱크(511)로 피드백되어 드레인될 수 있고, CIP 탱크(517)로 보내져 폐수처리조로 배출될 수 있다.
필터의 화학적 크리닝이 끝난 후, CIP 탱크(517)에 저장된 물을 폐수 처리조로 배출시키며, CIP 탱크(517)에 필터드 워터탱크(515) 또는 상수도의 정수된 물을 받아서 몇분간 순환시켜 순환시킨 물이 원수의 PH에 근접되도록 배출 및 순환을 반복한다.
CIP 공정에 앞서, 역세 공정이 이루어질 수 있으며, 역세 공정(ⓔ)은 필터 표면에 눌러붙은 슬러지등을 제거하는 공정으로서, 컴프레셔(516)로부터 에어압이 발생되고, 에어는 백펄스 챔버(514)를 거쳐 백펄스 챔버(514) 내에 저장되어 있는 물과 함께 필터(513)로 인입되어 필터(513) 표면을 세척한다. 세척된 슬러지 등은 피드 워터 탱크(511)로 유입된다.
필터링 공정, CIP공정 및 역세 공정 과정에서 물의 흐름을 각각의 공정으로 보내기 위해 각 라인의 밸브들은 수동 또는 자동으로 온-오프 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 생산 공정에서 발생되는 폐수를 직접 여과 시스템을 적용하여 전처리 공정 없이 정수하여 발생 폐수의 95~97%까지 물성변화(전기전도도 변화) 없이 재처리하여 이를 RO 전처리수로 활용할 수 있고, RO 전처리수로 활용함으로써 원수의 필요량을 절감시킬 뿐만 아니라 RO 생산수의 순도를 높여 초순수 공정상의 소요되는 비용을 절감하고 폐수 처리 비용도 절감할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
211, 311, 411 : 전처리 212, 312, 322, 412 : 1차 처리 수조
213, 313, 323, 413 : RO 장치 214, 314, 414 : RO수 저장조
215, 315, 415 : 초순수 제조장치 216, 316, 416 : 초순수 수조
217, 317, 417 : 반도체 생산라인 218, 318, 418 : 폐수 저장조
219, 319, 419 : 폐수 재활용 장치 220, 330, 430 : 폐수 저수조
221, 321, 421 : Ph 조정조 및 응집조

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 원수를 전처리하여 저장하는 1차 처리 수조(A)와,
    상기 1차 처리 수조(A)로부터 RO수로 처리하는 RO 장치(A)와,
    상기 RO 장치(A)로부터 처리된 RO수를 초순수로 제조하는 초순수 제조장치와,
    상기 초순수 제조 장치에 의해 제조된 초순수를 반도체 CMP 공정 또는 다이 소잉 공정 라인에서 사용하고, 사용된 폐수가 저장되는 폐수 저장조와,
    상기 폐수 저장조로부터 피드백되어 하나 이상의 필터를 거쳐 필터링된 재처리수를 상기 1차 처리 수조(A)로 보내는 폐수 재활용 장치를 포함하고,
    상기 1차 처리 수조(A)로부터 공급되어 RO 장치(A)에 의해 RO수를 생산하고 이를 RO 저장조에 저장하며, 필요로 하는 초순수 양의 부족분은 원수로 전처리하여 1차 처리 수조(B)로 보내어 RO 장치(B)에 의해 RO 수를 생산하고 상기 RO 저장조에 상기 재처리수와 혼합하여 초순수를 제조시키는, 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 폐수 재활용 장치는,
    상기 폐수 저장조로부터 보내어 필터링하기 위해 집수하는 피드 워터탱크와,
    상기 피드 워터탱크로부터 폐수를 인입되고, 폐수에 포함된 슬러리, 초미세입자만을 필터링하여 정수된 물을 보내는 하나 이상의 필터와,
    상기 필터로부터 공급된 정수를 저장하고 이를 다음 공정으로 보내기 위한 필터드 워터탱크를 포함하는, 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폐수 재활용 장치는 역세정 장치를 포함하며,
    상기 역세정 장치는,
    상기 필터의 역세정을 위해 에어압을 불어넣는 에어 컴프레셔와,
    상기 에어 컴프레셔로부터 인입된 에어압을 통해 내부에 저장된 물을 CIP 탱크로 보내는 백펄스 챔버와,
    상기 백펄스 챔버로부터 공급된 에어와 물에 세정제를 혼합하여 상기 필터로 공급하고, 세정후의 물을 피드백시키는 CIP 탱크를 포함하는, 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 필터는 내부에 하나 이상의 파이프 형태의 분리막 엘리먼트가 내장된 관상형 필터가 사용되는, 반도체 CMP 공정과 다이-소잉 공정에서 발생되는 폐수 재활용 시스템.
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